舰船艉部流场主动控制技术数值模拟研究
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摘要
钝体结构的机库一般位于飞行甲板前方,这种钝体效应产生的大分离流动包含了随时间变化的湍流结构,且伴随着不稳定的分离剪切层和涡流,形成了舰船艉流场。本文首先使用脱体涡模拟方法(Detached-eddy Simulation,DES)对护卫舰简化船型SFS2展开非定常数值模拟,通过与风洞实验数据对比,验证了该计算方法的准确性,如图1所示。为了提高舰载机起降的安全性,本文研究主动控制技术(机库侧方吹吸气、甲板吹吸气以及混合吹吸气技术)对舰船艉部大分离流场的抑制作用,使用DES方法探究了不同吹吸气组合条件下艉部回流区的范围以及下洗速度规律。结果表明,在甲板上方增加吹气装置可以有效的抑制艉流场中的下洗速度;在机库侧方增加吸气装置可以有效的控制回流区的中心位置和纵向长度,从而有利于直升机的起降环境;采用混合吹吸气技术,即在甲板上方吹气速度约为0.5%U∞、机库侧方吸气速度约为2.7%U∞时,可使艉流场回流区的纵向范围减小25%,同时使艉部流场关键区域的最大下洗速度减小50%,如图2所示。研究成果可为工程应用提供参考。
引文